キオクシア、半導体メモリの開発・製造における HPC の課題を AWS を活用することで解決。コストも最適化

キオクシアは、「『記憶』で世界をおもしろくする」というミッションのもと、フラッシュメモリ・ SSD を中心としたさまざまな製品を生み出しています。生産性も業界有数で、三重県四日市市には世界最大級のフラッシュメモリ工場を有しています。30 年の歴史を持つ同工場は、AI をはじめとした最先端のスマートファクトリーとしても知られ、非常に高い生産力・生産効率を誇ります。

キオクシアホールディングス 執行役員 情報セキュリティ統括責任者の川端利明氏は、キオクシアを「競争の激しい半導体メモリ業界で若いベンチャー企業のような勢いを保ちながらチャレンジを続けている企業」と説明します。

「半導体市場は技術革新が非常に早く、変化の波も大きい領域です。当社は東芝時代の 1987 年に世界初の NAND 型フラッシュメモリを発明し、2007 年にも他社に先駆けて 3 次元積層構造を発表しました。利するところがあればボトムアップでどんどん取り組もうという精神を持ち、最先端の IT も積極的に活用しようという体制が整っています」（川端氏）

クラウド活用もその一環です。同社は、新しい技術を前向きに採り入れてきました。ただし川端氏は、「どのように安全性を保つかという点は、非常に厳しく精査しています」と、セキュリティ対策の重要性も強調します。

他の製造業と同様に、半導体メモリの設計・製造には IT が欠かせません。特にメモリのデザインやシミュレーションといったエンジニアリングにおいて、コンピューティングは不可欠です。半導体メモリは設計が非常に複雑であり、かつ製造工程も複雑であることから、初期段階から IT を活用し、業務の省力化や歩留まりの向上を図っています。

基礎エンジニアリングにおいては、特に強力な計算処理能力、HPC で、設計した回路が適切に稼働するかどうかのシミュレーションや、製造工程での現象を再現してトラブルを予兆しています。特に HPC パワーを必要とするのが、「フォトマスク」と呼ばれる製造部品の設計です。

半導体メモリの製造では、半導体基板材料（ウエハー）へ光（紫外線）を超高速に照射して、あたかも写真の現像のようにフォトマスクのパターンを転写しています。紫外線の波長（約 300nm）よりも細い回路（～数十 nm）を形成しなければならないため、元となる回路設計を補正して正しく製造できるようにフォトマスクは設計されています。この設計でシミュレーションを繰り返す必要があるため、HPC の計算処理能力が必要というわけです。

キオクシアでは、大規模な オンプレミスHPC 環境を整備して、さまざまな計算処理ニーズに応えています。長年の経験があるため、市場や技術の変化に応じて適切なリソース強化を図るノウハウを有しています。しかし、全体的なニーズには応えられても、どうしても細かなスパンのピークや、トラブルへ対応するための追加ニーズへ応えるリソースをあらかじめ確保しておくことが課題でした。

「しっかり計画してリソースを用意し、適切に分配していますが、それでも年に数回は外的要因などでイベントが発生し、いずれかのプロジェクトに待機を要請したり、別の解決策を講じてもらったりすることがありました。HPC とは、ヒトの能力を代替して負荷を軽減し、コストを最適化するために用いるものです。逆にリソース不足に陥ると、ヒトが知恵を絞って対応せざるをえず、人的コストが増大してしまいます」と、キオクシア メモリ事業部 メモリ設計技術統括部 第三メモリ設計部 メモリリソグラフィ担当 参事の髙橋均成氏は語ります。

そこで解決策として検討したのがクラウドサービスです。同社が独立したころからさまざまなサービスを調査し、すでに主要なサービスとして人気のあった AWS に注目しました。半導体メモリ開発は以前から Solaris や UNIX ベースの環境が多く、AWS にはそれに近しいコンポーネントや API が揃っているため、ベテランエンジニアほど親和性が高い・経験が生かせそうだと髙橋氏は判断しました。